复合材料的连接

1、主讲人：秦美君，复合连接，概述，内容，复合材料的主要连接类型，复合连接应用的新进展，“连接”的重要性，复合材料的主要连接类型，(1)机械连接，复合材料的机械连接是指通过紧固件将一种复合材料与另一种复合材料(或金属或合金)连接成一个整体。这种连接方法是用粘合剂将粘接的部分连接成一个不可分割的整体，是一种实用有效的连接技术。有时它可以解决开发和生产的关键技术。b .胶合连接的优缺点，c .胶合连接的工艺流程，表面处理，目的和方法，以获得最佳表面。物理机械方法和化学方法，物理机械方法：砂纸打磨和喷砂化学方法：溶剂清洗和脱脂，铬硫酸蚀刻，阳极氧化处理和溶胶-凝胶法，其中阳极氧化处理是一种较好的方法，胶

2、粘剂表面处理方法，固化方法，方法有：室温固化，加热固化，辐射固化，微波固化，高频固化等。描述了以下部分固化方法：加热固化：分为中温固化(约120度)和高温固化(150度以上)。优点：固化速度快、强度高、抗老化设备：如高压釜、电炉、硫化机、干燥炉、红外线、吹风机等。辐射固化：指通过紫外线、电子束和射线的照射而达到的固化效果。优点是：速度极快，质量高，能耗低，效率高，适合微波固化的连续生产。优点是修复速度快、效率高，修复后的静强度可恢复到原材料的102.9%。缺点是电磁激发将在微波辐射下发生。因此，粘合剂和粘附体中的磁性分子将经历物理和化学变化。设备：微波修理器(由全军装备维修表面工程研究中心研制

3、)，目测法、压力试验法、冲击法、测量法、溶剂法、超声波法、x光法、激光法、声阻法等。检验方法，首次推出的Rip PPT论坛中国魁：(3)两者的连接，一。胶-螺丝混合连接：一般从结构损伤安全的角度来看，它是用来提高安全裕度的接头和结构修复，这有利于提高承载力和疲劳寿命的接头。胶-螺钉混合连接工艺包括两种方法：第一，预先在接头上打孔，在涂胶后安装螺栓并拧紧，然后固化胶层形成接头；第二，在固化的胶合接缝上钻孔，以安装螺栓并拧紧它们以形成接缝；b、胶铆连接。另一种是在粘合层未固化时铆接。为了提高胶铆接头的强度，最好在胶固化后铆接复合材料构件；当铆接时，当粘合层没有固化时，需要的压力应该分阶段施加到粘合

4、层上，以减少粘合铆接接头的连接强度的降低。首先，当负载大、可靠性高时，应采用机械连接。第二，当载荷较小时，构件较薄，环境条件不是很差时，应采用粘接连接。第三，在某些特殊情况下，为了提高结构的损伤安全特性，可以采用混合连接。连接方法的优化原则。二是复合材料连接应用的新进展。z销连接，缝合连接，(1)缝合连接，应用背景，技术原理，工艺特性，缝合参数，A，B，C，D，A应用背景，文本1，文本2，文本3。在设计轻质复合材料层压板时，有必要考虑层压板外层的屈曲破坏。受损的外层和内层钢筋之间会产生剥离载荷，影响层压板的强度。脱层的存在会导致复合材料层合板的结构强度和刚度降低，其性能无法充分发挥。因此，如何

5、抑制复合材料层合板的脱层损伤，提高其层间强度、抗脱层性和抗冲击性，是使用复合材料层合板时必须解决的问题。b .技术原理，其原理是通过缝合手段在垂直于铺装平面的方向上加强复合材料，从而提高材料的层间损伤容限。工艺特点、text1、text2、缝合工艺具有多样性，例如，铺设方向、铺设距离和纤维纹理可以调节，可以通过缝合-固化预浸带或缝合-润湿-固化预成型织物的工艺形成。缝合不仅是一种加固技术，也是一种连接技术。与粘接、铆接等复合材料连接技术相比，缝合材料整体性强，不易产生局部应力集中，为制造大型复合材料零件提供了有效手段。Text3、text4、拼接对原纤维分布影响不大，但通过调整拼接密度、拼接图

6、案和跨度等拼接参数，可以获得一定程度的整体结构，并达到合理的均匀受力状态。缝合可用于局部加固，尤其是自由边，可大大降低层间垂直应力，减少自由边脱层。缝线类型，1，缝线直径，2，缝线密度，3，缝线方向，4，D缝线参数，1缝线类型，缝线不仅要求高强度，一定的延展性和耐磨性，而且其性能不应受复合材料固化的影响。常用的缝合线包括芳纶纤维、玻璃纤维、聚酯纤维和碳纤维等。2缝合线直径可以提高缝合复合材料的层间断裂韧性和抗冲击损伤能力。然而，缝线直径的增加将导致更多的面内纤维损伤，从而降低其拉伸和压缩强度。3缝合密度，缝合可以提高复合材料层压板的层间性能，但同时缝合会对层压板平面方向的纤维造成一定的损伤。缝

7、合密度有一个最佳值。超过该值不仅会降低层压板的面内机械性能，还会对层压板的层间性能产生不利影响。研究表明，当缝合密度为56针/cm2时，所得材料具有较好的性能。4.缝合方向对复合材料的性能有很大影响。常用的缝合角度为0、45和90。缝合方向对正交对称层合板的拉伸强度有很大的影响，0针缝合引起的强度下降很小，45针和90针缝合引起的强度下降几乎相同。缝合影响复合材料的机械性能，缝合影响复合材料的平面性能(1)面内拉伸强度(2)面内弯曲性能(3)面内压缩强度(2) z销连接，2。类型。1.概念，z销技术主要用于增强层压预浸料或泡沫夹层复合材料。它借鉴了复合材料中缝合不连续缝线的方法，在固化前直接在

8、预浸料或泡沫夹层的厚度方向嵌入刚性短杆。这种短杆通常被称为z形销，它可以由金属(不锈钢、铝合金和钛合金等)制成。)或非金属(碳纤维、玻璃纤维和凯夫拉尔纤维等)。)。金属z形销常用于对层间剪切性能要求较高的复合材料中。目前，大多数非金属z形销使用碳纤维，z形销的直径一般在0.2毫米至1.0毫米之间，最常用的是0.28毫米至0.51毫米。对于增强层压板，z形销的直径越小，对材料面内性能的破坏越小，但成本相对较高。层压板中z形销的体积分数一般为0.54，2。z钉扎技术可分为两类：(1)单根植入，即将每个z钉嵌入未固化的层压板；(2)整体嵌入，将几个Z形引脚同时嵌入到叠层中。这种方法效率高，适用范围广

9、，在A) B)中采用了单根植入法。后来出现了一种射钉枪，可以将z形钉高速打入预浸料或干布层压板中，但这种单根植入法在文献中很少报道。整个嵌入式系统同时在层压板中嵌入多个Z形引脚。这种方法是有效和广泛使用的：一种是高压釜方法，另一种是UAZ (Ult这两种技术引入了泡沫预制件和泡沫预制件。目的是：为了防止z-pin在嵌入层压板过程中发生翘曲，将原z-pin切割并正交植入一定密度的泡沫中，得到泡沫预制件：泡沫由两种材料制成，在嵌入z-pin之前，将低密度泡沫放在上层支撑Z-PIN；中密度泡沫置于下层，以防止z形销在压力下弯曲。z钉扎技术的整个包埋过程是在高压釜中实现的。该方法适用于平面层压方法：(

10、1)将含有z形销的泡沫预制件放在未固化层压板需要钢化的位置，并放在真空袋上。(2)随着温度的升高，预浸料逐渐软化。(3)固化后，从高压釜中取出材料，用金刚石刀切掉多余的泡沫和z形销，得到z形销增强层压复合材料，UAZ技术。该技术采用超声波发生器，可以驱动枪的喇叭高频振动。在最大输出功率下，振幅可达20um，频率为20千赫。接触角的高频振动可以减小嵌入z销所需的力，振动产生的热量也可以软化树脂，使z销易于转移。工艺流程如下：(1)、(2)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(8)、(9)、(9)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(1

11、0)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(10)、(1b)预浸层压板的整体增韧是z钉扎最基本的应用，可以明显提高层间韧性、冲击损伤容限、冲击后抗压强度等。z销增强复合材料能保持89%-98%的面内拉伸强度，层间断裂韧性提高18倍，冲击损伤面积减少50%。结构构件的连接。背景：粘接和机械连接主要用于复合材料的连接。(一)由于弱粘结层的破坏，粘结连接方式容易导致结构失效。一方面，机械连接提高了整个结构的质量；另一方

12、面，在层压板上钻孔将导致应力集中和自由边缘效应，这将导致材料的疲劳失效。然而，z销连接可以改善和克服这些缺点，而z销连接的优点，研究表明z销连接是一种有效的抗脱层方法，可以显著提高重叠结构构件的强度和疲劳寿命。Freitas等人证明了z形加强筋的抗拉强度提高了2。32.六次。张冲的实验表明，z形销可以提高单圈零件的抗拉强度、伸长率和疲劳强度，分别提高40%、55%和40%。z形销在泡沫夹层复合材料中的应用弥补了传统泡沫夹层材料的缺点，如剪切和压缩性能低，面板和芯材容易脱粘，以及进水造成的整体不稳定。(3)螺栓销连接1。原则2。应用前景、原理、螺柱-销钉连接是在复合板的垂直方向安装连接销钉，在轴向安装螺柱，销钉上有连接螺纹。螺柱和销钉通过螺纹连接，实现复合材料的轴向连接。采用销钉增加了复合材料